昆虫生理生化
昆虫的生理生化与代谢调控

昆虫的生理生化与代谢调控昆虫作为地球上数量最为庞大且种类最为繁多的生物群体之一,其生理生化与代谢调控机制一直是科学家们关注的热门领域。
昆虫的生理生化过程与代谢调控不仅关系到昆虫个体的生命活动,同时也对生态系统的稳定和农业生产产生重要影响。
本文将以昆虫的生理生化和代谢调控为中心展开论述。
一、昆虫的生理生化特征昆虫的生理生化特征是昆虫体内化学物质与能量在生命活动中的转化和代谢过程。
昆虫体内常见的化学物质包括蛋白质、脂类、糖类等有机物,以及水、无机盐等无机物。
昆虫的生理生化特征主要包括食物消化吸收、呼吸、排泄、体温调节等方面。
1.食物消化吸收昆虫通过摄食获得营养物质,经过颚式摄食器官的作用,将食物机械性地破碎与混合。
同时,昆虫体内存在丰富的消化液,如唾液、胃液等,其中含有丰富的酶类物质,可以将食物中的大分子有机物降解为小分子有机物进一步消化吸收。
2.呼吸昆虫的呼吸方式多样,有皮肺式呼吸、纤毛式呼吸、气管呼吸等。
其中,气管呼吸是昆虫最为普遍的呼吸方式。
昆虫体内存在着一条完整的气管系统,通过气管与外界环境进行气体交换。
氧气被直接输送到细胞内,同时二氧化碳也通过相同的途径排出体外。
3.排泄昆虫的排泄主要通过马氏管和后肠完成。
马氏管可将体内多余的氨和尿酸等废物与过多的水分排出体外。
而后肠则进一步进行水分的重吸收,使排泄物浓缩。
4.体温调节昆虫体温的调节主要通过环境温度的影响来实现,称为体温阈限调节。
昆虫对环境温度变化较为敏感,可以通过行为调节来寻求温度的合适范围,以确保正常的生理代谢。
二、昆虫的代谢调控机制昆虫的代谢调控机制涉及到多个关键因子,包括内分泌系统、神经系统和生物节律等。
1.内分泌系统昆虫的内分泌系统主要由脑垂体、前腺体和后腺体等组成。
其中脑垂体分泌激素,如促肾上腺皮质激素和生长激素,调节昆虫的代谢活动。
前腺体分泌类似于甲状腺激素的物质,对昆虫的代谢和发育具有重要作用。
后腺体则分泌蜕皮激素和卵泡激素等,参与昆虫的蜕皮和繁殖等生理过程。
昆虫的血液

昆虫的血液由血细胞和血浆组成,除双翅目摇蚊幼虫等少数昆虫因含有血红素而呈红色外,大多数昆虫的血液为无色、黄色、绿色、蓝色或淡琥珀色,比重为1.01~1.05,多为微酸性。
由于昆虫体内只有一种细胞外体液即血液循环于体内和浸浴着所有组织和器官,并兼具哺乳动物的血液和淋巴液的特点,故又称血淋巴。
昆虫体内的血液量因昆虫种类、虫期及生理状态的不同而有很大差异。
1 血细胞(Hemocyte)是指在昆虫血淋巴中流动着的游离细胞,来源于中胚层,约占血液的2.5%。
但当昆虫被外物侵入或变态脱皮时,血细胞即行大量裂殖,数量增多。
昆虫血细胞的形状常因观察时间与处理方法的不同而有较大差异,命名也颇不统一。
最常见的血细胞有下面6种类型。
1.1 原血细胞(Prohemocyte)是普遍存在的小圆形血细胞,大小均一,核大并位于细胞中央,胞质嗜强碱性,是形成其他血细胞的干细胞。
1.2 浆血细胞(Plasmatocyte)是形态多样的吞噬细胞,有圆形、卵圆形、纺锤形、星形和不规则形等,核大并位于细胞中央,嗜碱性的细胞质中富含核糖体、线粒体、液泡等。
在很多昆虫中,浆细胞是优势的血细胞,在昆虫免疫中起重要作用。
1.3 粒血细胞(Granulocyte)有吞噬作用的血细胞,核较小且常位于细胞中央,细胞质含有嗜酸性颗粒和粗面内质网。
1.4 囊血细胞(Cystocyte)又叫凝血细胞(coagulocyte),有一个小而圆形的车轮状的细胞核,破裂后使周围体液发生沉积,起着凝结或愈伤作用。
1.5 珠血细胞(Spherulocyte)是一种小圆形或椭圆形的血细胞,核小且常偏离细胞中央,细胞质含嗜酸性内含物和许多液泡,在脂肪形成和中间代谢中起作用。
1.6 类绛色细胞(Oenocytoide)是一类形状和大小多变的血细胞,核小且偏离细胞中央,细胞质内含有酪氨酸酶、糖蛋白和中性黏多糖等,主要功能是参与物质代谢和分泌作用。
2 血浆(Plasma)是指体腔内浸浴着所有组织和器官的稍带粘滞性的循环液体,是胚胎时就充满体腔内的一种组织液,约占血液总量97.5%,比重在1.012~1.070之间。
王荫长 昆虫生理生化

昆虫的饥饿维度:食物摄入及代谢调控昆虫是一类生命力旺盛的生物,为了维持其正常的生命活动,必须不断地摄入适量的营养物质。
而“饥饿”作为一种生物生存中的常见状态,在昆虫世界中也不例外。
本文将从食物的摄入及代谢调控两个方面对昆虫饥饿状态下的生理生化特征进行探讨。
一、食物的摄入昆虫通过口器将食物摄入体内,然后在口腔和前肠将食物粉碎、混合,初步消化。
进入中肠后,食物被进一步消化、吸收,其中主要通过肠壁的细胞摄取而进入体内。
在饥饿状态下,昆虫为了尽可能多地摄取食物,会加强对食物的感知与寻找,例如产生较强的食欲、分泌更多的唾液等。
二、代谢调控1. 快速代谢饥饿状态下,昆虫倾向于快速代谢已经摄取的食物,以尽快取得能量。
同时,由于体内胰岛素水平降低,促进葡萄糖代谢的胰岛素样生长因子-1(IGF-1)也会相应减少,从而导致葡萄糖的代谢速率下降,进而增加脂肪的分解,提供更多的能量。
2. 能量调节饥饿状态下,昆虫体内ATP(三磷酸腺苷)含量大幅下降,从而激活ATP敏感性的离子通道,使细胞膜上的敏感性钾通道打开,钙离子流入胞内,从而调节代谢通道的活性。
3. 合理调节昆虫在饥饿状态下,不但要加强食物的寻找和吸收,还要合理调节代谢通路,以适应不同能量水平的情境。
例如,蜜蜂会通过离子通道来调节乙酰乙酸代谢通路,使能量转化效率更高、耗能更少,从而更好地适应花粉资源稀缺的情况。
综上所述,昆虫在饥饿状态下不仅表现出较强的食欲和感知能力,还会通过代谢调节来快速调整身体状态以应对不同情境下的需求,同时确保生命体征的正常运作。
昆虫生理生化学讲稿

昆虫生理生化学讲稿绪论1、昆虫生理生化学实际上是昆虫纲的生理学与生化学,但昆虫种类如此之多,进化程度和生活方式又各不相同。
因此昆虫生理生化学都是比较生理生化学。
并且许多最基本的原理都是用典型的模式来说明,例如:体壁和脂肪体的功能,变态和脱皮的的生理机制,血液的开放式循环和免疫机制,激素的种类和它们的调控作用(吸血蝽和天蚕蛾)等,这样,就构成了众多的经典模式。
因此,当今的昆虫生理生化学,也就是10多种模式昆虫为主的生理学和生化学。
2、传统的昆虫生理和生化学基础主要是英国昆虫学家Wigglesworth创立的,他从20年代起,以吸血蝽为材料研究昆虫生理学,1934年出版了世界上第一部《昆虫生理学》,经历50年,该书陆续出到了第八版,他用经典的方法和开创性的研究工作为现代昆虫生理学理论奠定了基础。
3、从昆虫学家们对昆虫内激素的研究和认识的不断深入,特别是在二次大战以后,德国昆虫学家分离和提取了蜕皮激素以来,昆虫生理学进入到了一个迅猛发展的阶段。
激素化学结构的确定,为昆虫生理学向分子水平迈进奠定了基础。
在我国,昆虫生理及生化学的研究,已有近60年的历史。
如在天敌的人工饲料、赤眼蜂的人工卵、害虫的激素防治、蚕繁育与饲养和昆虫的信息联系等方面的研究均取得了长足的进步,并在害虫防治、家蚕饲养和天敌利用等方面得到了应用。
4、物理学、信息论和遗传学等学科的发展同时也大大地促进了昆虫生理和生化学的发展。
如电子显微镜的应用就使昆虫的组织结构研究发展到了细胞和亚细胞水平;智能科学的发展为我们阐明昆虫的神经生理和行为动作提供了线索。
5、几个基本概念(1)、组织:多细胞动物是由不同形状和不同机能的组织构成的。
是由一些形态类似、机能相同的细胞群构成的,每种组织各完成一定的机能。
例如:血液即由各种血细胞和血浆组成。
(2)、器官:就是由几种不同类型的组织联合形成的、具有一定的形态特征和一定生理机能的结构。
各个组织均有机地结合在一起。
昆虫生理生化

昆虫生理生化昆虫生理生化是研究昆虫体内生物化学反应和生理机能的一门学科,它涵盖了昆虫各个方面的生命活动,例如昆虫的新陈代谢及能量代谢、消化、神经生理、内分泌学等。
近年来,昆虫生理生化领域的研究得到了广泛关注,其重要性与昆虫在自然界以及人们生活中的地位相关。
1. 昆虫的新陈代谢及能量代谢昆虫是一类具有高度代谢活性的生物,新陈代谢和能量代谢是昆虫生理生化研究的重点内容。
昆虫的能量源主要来源于摄取的食物,而昆虫消化系统的解剖结构和内分泌机制对能量的吸收和利用起着至关重要的作用。
昆虫新陈代谢和能量代谢的研究可以指导昆虫的饲养和管理,同时也有利于了解昆虫在生态系统中的地位。
2. 昆虫的消化昆虫的消化过程与哺乳动物有很大的不同。
昆虫的口部、食道、胃等消化器官的解剖结构和生理功能都有着自身独特的特征。
例如,昆虫的中肠是通过与前肠和后肠之间的肠吸收器形成的,且昆虫肠道内有许多微生物群落,可以对昆虫食物中的复杂物质进行降解和吸收。
了解昆虫的消化生理生化过程不仅有助于人们更好的管理昆虫,还可以为生态环境的保护提供参考依据。
3. 昆虫的神经生理昆虫的神经系统是由大脑、脊髓、神经节和神经纤维组成,它负责昆虫的感觉、运动、行为和内分泌等生理活动。
在这个过程中,昆虫内部的生化反应起着重要的作用。
例如,神经介质和神经调节物质的产生和释放对神经信息传导和昆虫运动产生调节作用。
了解昆虫的神经生理有助于控制昆虫为害,并且可以为新药的研发提供参考。
4. 昆虫的内分泌学昆虫的内分泌系统通过神经元-内分泌细胞,利用激素物质来调节昆虫生长、发育、代谢等过程。
昆虫的内分泌调节机制与哺乳动物有本质的差异,昆虫的外界环境和内部物质的变化均能影响昆虫的内分泌水平和生理状态。
了解昆虫的内分泌学,不仅有利于昆虫的管理和控制,还可以为人类的内分泌疾病提供一些启示。
总之,昆虫生理生化是一个非常重要的研究领域,它有助于我们更好的理解昆虫的生态地位和体内生命活动,同时也为农业、生态环境保护以及生物医学等领域的研究提供了有益的参考价值。
昆虫学第四章 昆虫的循环和呼吸系统

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(一)气管的分布和排列
【横向分布】伸向 背面的背气管,伸 向腹面的腹气管, 伸向中央的内脏气 管。
【纵向排列】连接气 门气管的侧纵气管干, 连接背气管的背纵气 管干,连接腹气管的 腹纵气管干,连接内 脏气管的内脏纵气管 干。
呼吸系统是由外胚层内陷形成的管状气管系统( tracheal system)组成的。以气管进行呼吸是昆虫及其它 许多节肢动物的重要生理特征。
完整的呼吸作用包括: (1)虫体与外界进行气体交换的物理过程。即氧气 的吸入和二氧化碳的排除。 (2)能源物质被氧化产生能量的生化过程,又称细 胞呼吸。
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一、呼吸方式
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(二)气门 由体壁内陷形成,一般具有10对气门,胸部
2 对气门,位于中胸和后胸的前端,腹部有8对气 门,分别位于第1~8腹节。
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全气门式:具10对有效气门,中、后胸各1对,腹部第1— 8节各1对。如蝗虫。
周气门式:具9对有效气门,中胸1对,腹部第1 — 8节各 1 对。如鳞翅目幼虫。
半气门式:具8对有效气门,中胸1对,腹部第1 — 7节各 1对。如蕈蚊科幼虫。
辅搏动器 血浆
血液 血细胞
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二、血液的组成和功能
昆虫的血液包括血细胞和血浆两部分,除少数昆 虫(如摇蚊幼虫)因含血红素而呈红色外,大多数呈黄 色、橙色或蓝绿色。
血液一般占虫体容积的15%一75%。 血浆浸浴着所有组织和细胞,水分占85%左右。 血细胞约占血液的2.5%。
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第六节 呼吸系统(respiratory system)
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分析昆虫的生物化学和化学通讯

究团队,共同推进昆虫生物化学与化学通讯领域的研究。
现代农业科技创新
02
结合现代农业发展需求,开展针对性强的应用基础研究,推动
农业科技创新和产业升级。
社会经济效益提升
03
通过多学科交叉融合和技术创新,提高农作物产量和品质,降
低农药使用量和残留量,提升农业生产的社会经济效益。
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REPORTING
2023 WORK SUMMARY
XX
REPORTING
2023 WORK SUMMARY
分析昆虫的生物化学 和化学通讯
汇报人:XX
2024-01-15
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目录
• 昆虫生物化学概述 • 昆虫化学通讯机制剖析 • 昆虫生物化学在农业领域应用探讨 • 昆虫化学通讯在农业领域应用探讨 • 昆虫生物化学与化学通讯交叉研究展望
PART 01
THANKS
感谢观看
抗虫机制
转基因作物的抗虫机制主要包括产生毒素、改变植物营养成分和干扰害虫消化系统等。 这些机制可有效降低害虫对作物的危害程度。
风险评估与管理
在推广转基因作物前,需对其潜在生态风险进行充分评估。同时,应建立相应的监管机 制和技术标准,确保转基因作物的安全应用。
PART 04
昆虫化学通讯在农业领域 应用探讨
信息素合成与释放调控机制
信息素合成途径
昆虫体内通过特定的生化途径合 成信息素,涉及多种酶和中间产
物。
合成调控因子
昆虫体内存在多种调控因子,如激 素、神经递质等,对信息素的合成 进行精细调控。
释放机制
信息素的释放受到昆虫生理状态和 环境因素的影响,如温度、光照、 pH值等,通过特定的释放机制将信 息素释放到体外。
昆虫生理生化知识点总结

昆虫生理生化知识点总结昆虫的呼吸系统昆虫呼吸的方式主要有体表呼吸、气孔呼吸和气管系统呼吸三种。
体表呼吸是通过体壁进行氧气和二氧化碳的交换,适用于小型和薄壁昆虫。
气孔呼吸是昆虫在体表具有气孔,通过气孔与外界环境进行氧气和二氧化碳的交换,适用于适中大小昆虫。
气管系统呼吸是昆虫通过气管系统将氧气输送到不同部位的细胞中,适用于大型昆虫。
昆虫的循环系统昆虫的循环系统是由血管、血淋巴、心脏和血细胞组成,其功能是将氧气和养分输送到各个细胞,并将代谢产物和废物运送到排泄器官中。
昆虫的心脏是由一系列横纹肌构成的管状结构,通过心房和心室的收缩与舒张来实现血液的循环。
昆虫的消化系统昆虫的消化系统由口器、食道、贮食室、中肠和直肠组成,其主要功能是将食物转化为能量,并将消化后的养分输送到各种细胞中。
昆虫的口器类型多样,根据不同食性形态各异,适应不同的食物种类。
昆虫的排泄系统昆虫的排泄系统由马氏管、贮尿囊、中肠和肾组成,主要功能是将体内代谢产物和废物排出体外。
马氏管和贮尿囊是昆虫体内产生尿液的部位,尿液中含有甲酸盐、胱氨酸、蛋白质和无机盐等成分。
昆虫的神经生理昆虫的神经系统是由中枢神经系统和外周神经系统组成,中枢神经系统由脑和腹神经节组成,外周神经系统由感觉神经和运动神经组成。
昆虫的感觉器官包括触角、眼睛、嗅觉器官和听觉器官,这些器官能够感知外界刺激并进行信息传导。
昆虫的内分泌系统昆虫的内分泌系统是由脑下垂体、中肠、神经内分泌细胞和外分泌器官组成,内分泌系统参与昆虫的生长发育、繁殖和行为等生理过程。
神经内分泌细胞能够分泌促生长激素、蜕皮激素、卵白素和酶类等物质,影响昆虫的生理功能。
总之,昆虫的生理生化知识是一门非常广泛而又复杂的学科,涉及到多个研究领域。
通过深入探讨昆虫的呼吸、循环、消化、排泄、神经生理和内分泌等方面的知识,能够更加全面地了解昆虫的生存与生长规律,为生态环境保护和农业害虫防治提供科学依据。
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昆虫表皮通过鞣化或骨化,硬度、色泽和透水性能等一系列物理性状都发生变化,鞣化和骨化是既有联系又有区别的两个过程,一般发生在脱皮之后,仅少数昆虫发生在脱皮之前。
一鞣化作用
1.鞣化(tanning)又称醌鞣化,是指表皮中蛋白质通过同醌交联,成为不溶性物质,从而使表皮硬化或暗化。
(一)水分
昆虫能通过体壁从环境中获得水分,也能透过体壁丧失水分。
(二)杀虫剂
杀虫剂等外源性化合物进入虫体比水分来得容易,原表皮鞣化以后,亲水性降低,能阻止某些药剂的进入,但节间膜、感觉毛和气门气管等处都为杀虫剂进入虫体提供了可能。
二硬度和强度
1.昆虫表皮的机械性能包括硬度、强度和张力等几方面。在虫体的不同部位,这些性能有很大差异,而咀嚼式口器中构成上颚的表皮有极大的硬度和强度。
(2)粘胶层的主要成分是蛋白质和脂类,经过多元酚鞣化以后性质相当稳定。
(3)粘胶层性质的变化影响到表皮的亲水性程度。
2.蜡层
(1)蜡层(Wax layer)在粘胶层与外上表皮之间,主要成分是长链烃类和其他脂肪酸酯和醇,是皮细胞在临脱皮前分泌的,然后扩散到虫体表面。
(2)蜡层具有防止虫体失水的功能。
3.外上表皮层
2.鞣化激素作用
鞣化激素首先活化血细胞中酪氨酸酶,并使酪氨酸进入皮细胞,在酶作用下转变为N-乙酰多巴胺。
直接作用于皮细胞,增加多巴胺的穿透性,改变cAMP系统的效应。
鞣化激素还有维持新表皮可塑性的作用,使新表皮在硬化前能充分伸展。
第六节体壁的功能
体壁既是昆虫的物理屏障,又是它们的生理代谢库。
一穿透性
二 蛋白质
昆虫的上表皮和原表皮中都有大量的蛋白质,在外表皮中形成为鞣化蛋白。在皮细胞中,蛋白质是由粗面内质网合成的。皮细胞能识别血淋巴中某些特殊的蛋白质,并能吸收它们用来构成表皮蛋白质。
三 脂类
1.昆虫表皮的脂类,主要存在于上表皮中,它对抵御杀虫剂等化学物质和微生物的侵入有重要作用。
2.昆虫表皮脂类是高度复杂的混合物,包括烃类、脂肪酸、醇、酯、蜡以及甾醇类等多种。
《昆虫生理生化》
第一章体壁
引言
昆虫体壁(integument)又称外骨骼,它具有高等动物皮肤和骨骼的双重功能,使虫体具有坚强的支撑,并为肌肉提供了着生点,但在体壁的某些区域,仍然有柔软的性质,关键部位有许多关节,保证虫体能行动自如。
体壁也是一个复杂的代谢库,这些过程都受到激素的调节和控制。体壁又是虫体与环境之间的界面,是抵御外界异物和阻止杀虫剂渗透的屏障,特别对保持水分有很大的作用。
3.昆虫表皮脂类含量受到季节性的影响。
四 色素
昆虫体表呈现的色素色,是体壁中色素的反映。多种多样的色彩,对隐蔽虫体、防止天敌捕食(有时与拟态相结合)、警戒或威胁捕食者以及吸引异性等都有重要作用,此外还与调节体温有关。昆虫体壁中的色素的种类很多,如黑色素、类黄酮和胆色素等。
(一)黑色素
昆虫的黑色素(melanins)大量存在于外表皮的鞣化蛋白中,包括真黑素(吲哚黑色素)和儿茶酚的衍生物或聚合物。黑色素的形成往往与表皮的黑化与硬化同时发生,其前体物酪氨酸去胺和脱碳,产生多巴,形成吲哚环,由吲哚醌结合成黑色素单体,最后聚合成为真黑素。
2.若蛋白质过剩而醌不足,即以还原态的邻苯二酚形式出现,表皮的颜色较浅,相反,当醌过量时,结合后的物质处于氧化状态,表皮的颜色较深,说明鞣化过程中是否同时发生暗化,视醌的含量而定。
二骨化作用
1.骨化作用(sclerotization)主要是鞣化剂与蛋白质结合的位置不同,最终形成不同结构的交联物。
2.骨化作用以N-乙酰多巴胺作为鞣化剂时,常常不氧化成醌,而呈还原状态,其支链可以被活化,产生一个中间体,该中间体同表皮中蛋白质相连接,大多以邻近芳香环的碳原子即β-碳原子参加反应,这种骨化又称β-骨化作用。
外上表皮(outer epicuticle)又名角质精层(cuticulin)主要成分是脂蛋白,被醌鞣化以后性质十分稳定,具有高度抗降解能力。稳定的外上表皮,有孔道与内侧的皮细胞相通。
4.内上表皮
内上表皮(inner epicuticle)主要成分是脂蛋白与多元酚的复合体,又称为“多元酚层”。多元酚的存在使上表皮具有较大的折光率,其中有酚氧化酶,在修复伤口时具有鞣化受损表皮的作用。
(二)原表皮
(1)原表皮(procuticle)是昆虫皮细胞最主要的分泌物,它构成体壁的绝大部分,主要成分是几丁质与蛋白质的复合体,一般含水分30-40%,几丁质20-30%,蛋白质20-30%,无机盐3-5%。
(2)原表皮经过鞣化除分化为外表皮(exocuticle)和内表皮(endocuticle)以外,还存在中表皮层(mesocuticle)
2.在极大多数昆虫中,皮细胞都是以单层形式排列的,细胞的纵切面大多呈柱状,也有不规则的。
3.皮细胞的大小与密度因虫种和发育阶段不同而异,并且与生长期间是否进行有丝分裂有关。
(一)形态结构
1.昆虫皮细胞的形态结构是随变态和脱皮周期而不断变化的,皮细胞在脱皮期间分泌作用较弱,顶膜与底膜平直,侧膜不明显,细胞核不清晰。
第二节表皮的化学组分
表皮的主要组分是几丁质和蛋白质,还有脂类、色素和无机盐类。
一几丁质
1.几丁质(chitin)是昆虫表皮的主要成分之一,占虫体干重的25-40%,由N-乙酰-D-葡萄糖胺通过β-1,4-糖苷键聚合而成。
2.几丁质的晶体形成具有很大的异质性,在昆虫表皮及类似结构中已经发现有α、β、γ三种。在环境条件的诱导下,β和γ型几丁质都可以转化为α型,但是反之则不能。
2.保幼激素除了抑制幼虫发生变态以外,对前胸腺具有调控作用,并依不同的发育状态而产生抑制或刺激作用。
(1)在前期可抑制前胸腺对促前胸腺激素的感受性,从而影响它的活力,使蜕皮激素分泌受阻。
(2)后期可刺激脂肪体产生一种蛋白因子,再激发前胸腺分泌蜕皮激素,诱导出脱皮过程的发生。
二鞣化作用的激素调控
1.鞣化激素(bursicon):大多数昆虫由神经分泌细胞产生,是分子量为40KD的蛋白质,能启动鞣化作用,是昆虫表皮形成和鞣化所必需。
第三节 脱皮
昆虫脱皮包括皮层溶离和脱去旧皮两个过程。
一 皮层溶离
1.皮层溶离:昆虫的皮细胞在沉积新表皮之前,有一个与旧表皮分离产生间隙的过程,称皮层溶离,它发生在每龄虫后期。
2.鳞翅目幼虫在脱皮前几天表现出停食,活动减少,还会出现一个漫游期(Wandering period)当时体表发亮,表皮呈透明状,四处爬行,寻找合适的化蛹场所。
(三)皮细胞的特化
1.皮细胞会发生多种特化,并形成相应的外长物,如鳞片、刚毛和距等。
2.皮细胞不但普遍具有腺细胞的分泌功能,能分泌蜕皮液如表皮物质,而且有一些细胞还专门特化成大型的分泌细胞,即皮细胞腺。
二底膜
底膜是皮细胞基膜下方的双层结缔组织,由含糖蛋白的胶原纤维构成,内层为无定型的致密层,外层为网状层。
2.昆虫的体躯(特别是幼虫)就像一个圆筒或一个圆球,体壁可视为筒壳,在这种骨骼保护下,它能抵御种种不良的环境条件,防御天敌的进攻,经受各种机械冲击,能钻隧道,防挤压。
三表皮
表皮的基本组分是上表皮和原表皮。原表皮部分或全部鞣化成为坚硬的外表皮,未蹂化的则为内表皮。在有些昆虫中,外表皮与内表皮之间还有一层中表皮。
(一)上表皮
上表皮(epicuticula)是形成表皮时皮细胞最先分泌的一层,也是表皮的最外层。一般分为粘胶层、蜡层、外上表皮层和内上表皮层。
1.粘胶层
(1)粘胶层(cement layer)又称护蜡层,是上表皮的最外层,是皮细胞腺分泌物覆盖在蜡层上形成的,具有保护蜡层的功能。
脱皮过程是按一定的顺序进行的,先从头壳的脱裂缝处裂开,此时昆虫通过血流量的控制而调整,对头部加大血压,迫使脱裂缝开裂,头部逐渐从旧表皮的裂缝中伸出,与口器相连的前肠内膜同时脱去,以后腹部往前收缩,与肛门相连的直肠旧内膜也随之脱去,随着腹部向前收缩,头胸部从旧表皮中脱出,同时各气门内的气管旧内膜也一一脱去,最后中体离开旧表皮。脱下的旧表皮后,细胞外隙中逐渐充满蜕皮液,旧表皮受到蜕皮液中蛋白酶和几丁质酶(由酶原激活)的消化,内表皮逐渐消失。这个过程一直进行到内表皮中片层极大部分都消化为止。
二新表皮的沉积
在皮层溶离之后,最先形成的表皮层是外上表皮层(即角质精层),接着进行新表皮层的沉积。这时皮细胞对旧表皮的消化与吸收还在不断进行,原表皮的片层是按日节律进行沉积,一直持续到下次皮层溶离之前。遇到饥饿或滞育,片层的沉积中止,并且延缓脱皮。
三鞣化剂
1.昆虫表皮的鞣化剂是促进表皮中蛋白质交联的一类带芳香基团的胺类化合物,最常见的是N-乙酰多巴胺,它由酪氨酸转化而成。
2.鞣化剂都是低分子量的二元酚与表皮蛋白形成的复合体。
第五节脱皮和鞣化的激素调控
一脱皮的激素调控
1.昆虫脱皮首先受到前胸腺分泌的蜕皮激素的调节,以全变态昆虫为例,在幼虫到蛹的转化过程中,第一个蜕皮激素峰控制幼虫的发育方向,并诱导幼虫出现停食和漫游等一系列特殊行为,以后出现第二个蜕皮激素峰,激发一系列与表皮沉积有关的生化反应,包括皮细胞中RNA和蛋白质的合成,皮层游离及新表皮沉积。
(五)类胡萝卜素
类胡萝卜素(Carotenoids)包括β-胡萝卜素、叶黄素(Cutein)和虾青素(astaxanthin)通常与蛋白质相结合,呈黄色、桔黄色和红色,与胆绿素一起即产生绿色。
(六)嘌呤和碟呤
粉蝶的翅中含有嘌呤(purine)及其同系物核苷酸的代谢物,能产生多种鲜艳的色彩。碟呤(pterin)能在昆虫体内合成,还和蛋白质载体一起,形成色素小体。
3.脱皮过程的进行依靠大量的蜕皮液在新表皮与旧表皮之间起润滑作用,其成分除由皮细胞分泌外,一部分可能是蜕皮腺分泌的,与表皮相连接的肌腱,在临脱皮前才被切断。
4.初脱皮的虫体,有一个伸展体躯的过程,脱皮前由于皮细胞层在旧表皮下不能充分伸展,无论细胞层或细胞膜都是皱缩的。昆虫一旦脱去旧表皮,依靠吞咽空气,调整血压,使皮层迅速扩张。